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光伏的发展趋势十篇
作者:管理员    发布于:2024-05-15 02:08   文字:【】【】【

  随着经济的发展和人口的增加,能源面临着供应不足,各国都在努力寻求稳定充足的能源供应,可再生能源的开发利用尤为引人注目。光伏发电指利用太阳能电池组件将太阳光能直接转化为电能,具有转化环节少、资源蕴含量取之不尽、能源质量高、建设周期短、发电方式接近零排放等优势。

  进入21世纪后,随着人类工业化文明的日趋发展,能源问题越来越受到重视和关注,电力的需求量也随之增长,其中火电、水电、核电等占了很大的比重。我国发电的主要来源仍是火力发电,但火力发电需要燃烧大量的煤炭、石油等化石燃料,造成了资源的匮乏和环境的破坏。太阳能光伏发电技术逐渐兴起,这是一种将太阳辐射能转化为电能的新型发电技术。目前中国的太阳能发电尚处于起步阶段,由于技术问题,中国的太阳能光伏产业成本高,竞争力弱,这不仅需要技术的引进、开发,产业的管理模式,这更是政府的政策引导和扶持作用。

  光伏并网系统通常可以看作是大电网的组成部分,它可以传输有功功率和无功功率到与之相连接的电力系统中。按照有无储能装置,光伏并网系统可分为有储能装置光伏并网系统和无储能装置光伏并网系统。根据功率级别和光伏阵列的分布情况,可将光伏并网系统分为集中型大型光伏并网系统和分布式小型光伏并网系统。光伏并网发电就是利用并网逆变器将光伏系统连接到大电网中,将光伏系统所产生的电能传输到大电网中,由电网进行分配,为当地的负荷供电。随着对系统稳定运行要求的逐步升高,光伏并网发电已成为当今社会光伏发电系统主要采用的运行方式。

  独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接,因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区,比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的,这是由于太阳能发电一般选择在白天,然而负荷用电是全天24h实施,这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下,其供电可靠性很难得到保障,然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。

  关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面: 通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联,进而构成光伏建筑一体化系统; 通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板,利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙,提高墙面积屋顶的太阳能吸收量,这就同时实现了建材功能与发电功能,是对光伏发电成本的有效控制。与此同时,在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块,这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。

  所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程,混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势,扬长避短,从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响,在冬季风力较大地区,就可通过光伏发电和风力发电的混合模式,尽可能减少天气变化对发电系统的影响,进而达到控制负载发电率的目的。

  作为半导体材料制作而成的组件,LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势,并且照明周期较长,且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理,通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化,再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。

  目前在太阳能光伏并网发电的应用,通常是通过建立集中式大型并网光伏电站及一些分散式小型并网光伏系统来实现光伏发电。此外,光伏建筑一体化发电系统也不断发展,其投资小,而且不需要占有多大的面积,建设周期较短,发展较快。总体来看,当前光伏发电的主流还是大型并网电站和分布式电站,而分布式发电具有广阔的发展前景。

  首先,太阳能光伏发电与常规的发电系统相比具有较为明显的优点,由于其是利用太阳能来进行发电,不仅安全可靠,而且无污染,没有噪音产生,同时太阳能资源也不会存在枯竭的危险。利用太阳能进行发电不用受到资源分布地域的限制,而且可以充分的利用建筑屋面,不需要消耗燃料,同时也不需要架设输电线路,能源质量较高,而且易于建设,可以在较短时间内即可获取到能源,使用者对太阳能光伏发电更易于接受。其次,随着不可再生能源的大量开采与利用,使人类面对的能源危机问题日趋严重。太阳能取之不尽、用之不竭,低成本、高效益,尤其具有极高的清洁性,越来越受到关注。合理利用太阳能等可再生能源发电是解决能源危机和环境污染问题的一种有效方法,对可持续发展具有极其重要的意义。随着科学技术的不断进步,光伏组件材料的价格也随之不断降低,光伏发电越来越明显地显现出其经济效益和可利用的社会价值,使其作为缓解能源压力和改善环境的重要战略引起发达及发展中国家重视。此外,目前我国太阳能光伏发电项目已经取得了大量的成功经验,近年来国家也针对光伏电站的前期核准备案、电价补贴、电力接入以及税收等方面出台了一系列的支持政策,这对于太阳能光伏发电的建设起到极为重要的作用,而且随着各项目的建设和投产,我国光伏发电的装机总量将不断增加,根据国家能源局的“太阳能发电十二五规划”,2015年中国光伏累计装机容量可达35GW。

  近年来,我国太阳能光伏发电行业得以快速的发展,无论是太阳能电池的产量还是太阳能光伏发电装机容量都得以不断增加,相信在不久的将来,太阳能光伏发电将取代常规的发电系统,成为能源的主体。

  光伏产业借用将太阳能转化为电能的光伏效应而命名,以硅材料的应用开发形成产业链,包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。当前深陷困境的就是光伏发电的上游制造业部分。这个行业虽然属于能源行业,但其特点完全不同于石油、天然气等自然资源约束的行业,其生产规模的扩大较少受到上游资源的限制而容易出现盲目的扩张。

  1.欧美低迷经济的影响,光伏产品出口大幅度下滑。根据中国太阳能光伏网报道,2006-2009年是中国光伏产业发展最迅猛的时期。2007年中国光伏产品出口额达到28.4亿美元,增速高达1162%,截止2011年年底,中国光伏产品出口额已经达到358亿美元,同比增长17.4%。但2012年出口增长的趋势发生逆转。由于整个行业近90%的产品要出口海外,其中近90%产品出口欧美地区(见表1),2008年以来,全球金融危机导致欧美市场疲软,贸易保护主义加强。美国于2011年年底发动反倾销、反补贴的“双反”调查,要求向中国光伏企业征收23%-249.46%不等的关税,接着是欧盟和印度的双反调查,国际贸易形势急剧恶化,预计2012年中国光伏产品的出口额下滑至130亿美元左右,下滑约40%。

  2.光伏产品价格持续下降导致企业亏损扩大。由于世界经济低迷,市场需求萎缩,而供给却因各国政府对战略产业的扶持政策而不断增长,结果市场价格持续走低。据NPD Solarbuzz网站公布的数据,2001年底至2012年3月,美国和欧洲市场太阳能光伏组件的价格走势持续下降;另外世纪新能源网公布光伏行业价格监测数据,2012年3季度多晶硅及硅片、电池、组件总体价格仍处于下跌态势。 其中,多晶硅已从2008年的500美元/公斤跌至2011年的21-28美元/公斤,目前下降的趋势仍在持续。价格持续下跌是导致中国光伏企业亏损的重要原因。并且,由于价格继续下降,还部分出现了卖得越多亏得也越多的情况。比如,2012年2-3季度,英利绿色、昱辉阳光、阿斯特、韩华能源等公司的单位营业收入的平均亏损程度小幅扩大。

  3.国内光伏企业利润减少、亏损增加、负债率上升、破产压力凸显。2012年,在国内上市的光伏企业业绩下滑。据Wind资讯,截止2012年12月3日,A股太阳能发电板块共计79家上市公司,其中53家已2012年年度业绩预告,仅24家净利润增长,占已业绩预告公司总数的45%;出现净利润下滑的为29家,占55%。53家上市公司预测2012年年度净利润为2.49亿元,较其2011年的3.11亿元减少了0.62亿元,降幅近20%。2012年3季度,在香港及境外上市的包括保利协鑫、江西赛维、尚德电力、英利等在内的前十名中国光伏企业全部亏损,亏损总额达8.1亿美元,总债务累计达263.4亿美元(其中,保利协鑫为2季度数据,尚德为1季度数据)。保利协鑫亏损较小,2012年2季度约为0.34亿美元。

  由于亏损持续,债务问题严重,公司股价大幅下跌,特别是2012年7月以来,重庆大全、尚德、赛维LDK、河北晶澳等4家光伏企业,分别因股价持续跌至1美元以下30天以上,而先后收到纽约证交所(NYSE)的退市警告。目前,尚德的财务报表没有正常公布,2012年2-3季度只公布了部分财务数据(Preliminary Financial Results),与亏损和债务相关的一些重要数据均未能如常公布。该企业目前正就其债务及是否退市等一系列相关问题与地方政府及相关银行商讨解决的方法。

  问题较大的企业除了尚德外,就是这10家光伏企业中负债率最高的赛维LDK。

  4.中国光伏产业面临破产边沿,地方政府已经介入救助。目前,中国光伏产业处境危急,一些地方政府已经开始救助,光伏企业出现国有化趋势。2012年10月19日,赛维LDK与江西恒瑞新能源有限公司签署了19.9%的股权购买协议。恒瑞新能源是一家9月底刚成立的公司,新余市国有资产经营有限责任公司占股40%。所以,这次股权交易由新余市政府主导,使赛维获得2300万美元的股权融资。接着,11月5日,东营光伏也出售其50.38%的股份给一家由东营市政府控制的中国企业,售价1000万美元,从而实现了国有资本对该企业的控制,被“国有化”。目前,对于尚德的解决方案还在艰难谈判之中,无锡市市长及包括国开行在内的多家银行,正与尚德共同研究救助方案。

  由上所述,中国太阳能光伏企业在出口大幅下降,出口产品价格持续下降的情形下,利润大幅下滑,最大10家企业截止2012年第3季度全面亏损,总负债中短期债务沉重,资金链紧张,企业面临破产的边缘。这些情况说明,中国光伏企业的问题表面上看是企业流动性问题,而实质上并不是融资能力和流动性问题,而是世界各国对太阳能光伏行业所采取的扶持和补贴政策,致使整个行业生产和消费不平衡,供给过剩并导致产品价格持续下滑所引发的。

  各国政府都制定了光伏产业支持政策,目的是支持未来具有战略意义的新兴产业,因此,世界光伏产业产能还将扩大,产品价格下降的趋势还将持续,国际竞争更趋激烈。

  1.世界各国出台支持政策促进光伏产业发展。2012年2月,中国工信部颁布的《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》提出,我国光伏产业紧紧围绕“降低光伏发电成本、提升光伏产品性能、做优做强我国光伏产业”的指导思想。

  不仅中国积极采取措施和出台政策支持光伏产业的发展,世界各国也都出台了各项措施大力扶持光伏产业的发展。但近几年,由于金融危机的影响,经济增长持续低迷,欧洲一些国家对这些政策进行了调整,但鼓励支持的大方向并没有改变。表2是我们搜集和整理的各国2009年以来光伏政策的变化。

  2.全球光伏产业产能继续增长,价格持续下降,竞争日趋激烈。在各国政策的支持下,世界光伏产业的产能将继续增长,价格延续下降趋势,竞争态势日趋激烈,企业破产兼并增加。2012年5月,欧洲光伏产业协会(EPIA)公布《2016年光伏产业全球市场展望》,预测全球太阳能光伏产业市场发展潜力巨大,将由2011年的近30GW产能,到2020年达到60-250GW,2030年达到260-1100GW。据EPIA预测,近期在各国政府政策激励推动下,以及考虑到新兴市场发展的潜能,全球光伏产能将从2012年的40GW左右,2016年增长到77.3GW;即使采取适中的预测情景,到2016年全球光伏产能也将增长到38.8GW。

  以在太阳能光伏产业链利润中占50%以上的多晶硅和晶片市场供求发展为例。首先,据NPD Solarbuzz的2012年3季度《多晶硅和晶片供应链报告》预计,2013-2014年多晶硅及晶片的供求都有一定程度的增长。尽管目前多晶硅生产商仍在亏损经营,但多晶硅产能在2012年仍将增长22%,2013年增长18%。其次,虽然市场在扩大,价格仍继续下降走势,生产依然过剩。报告指出,2012年多晶硅平均价格预计将下降52%,2013年预计降至21美元/公斤;生产过剩的情况仍然持续,工厂开工率将由2011年的77%,下降到2012年的63%。除非终端产品市场需求强劲增长,否则多晶硅生产商将有很多会在一年半到未来几年后破产。

  由上述可知,未来中国光伏产业所面对的是激烈的国际竞争,特别是由于产品价格下降趋势决定的,以科技创新为基础的低成本竞争。为此,我们在帮助光伏企业脱困的过程中应更具长远战略眼光。

  从世界范围看,太阳能光伏产业的兴起从一开始就是政府政策推动的,因此,在其成长过程中,政府自然而然地会更多的介入。然而,中国光伏产业能否适应激烈的国际竞争,成长壮大,“国有化”不应该是战略选择的重点所在,我们的战略目标应该是更好地建设有利于行业健康成长的市场环境,而不应仅仅作为出现危机时的资金提供者。

  1.光伏产业困境并非产权结构问题所致,“国有化”并不是必须的选择。中国光伏产业的困境不是产权结构问题造成的。在前几年光伏产业快速发展时期,这种产权结构没有出现问题,那么,当企业出现亏损、资金链紧张,有破产倒闭的风险时,为什么一定要国有资本注入来承担风险呢?“国有化”并不是解决资金链问题的唯一选择,当然也不是必须的选择。一方面,这个战略新兴行业的未来发展前景,仍有可能让更具战略眼光的民营资本进入;另一方面,民营资本在危机中比国有资本具有更强的约束力。因此,国有资本不是解决光伏产业危机最好的选择,至多是最后的选择。即使选择了国有化手段解困,也应从行业未来发展战略角度,选择施救对象,并匹配以严格的资金使用条件。

  2.政府应着重确保行业成长所必须的良好市场竞争环境。从世界光伏产业市场发展趋势看,光伏企业面临的国际市场,正在快速经历自由竞争阶段,并向垄断竞争阶段过渡。由于各国政府对本国光伏企业提供了许多支持政策,所以,全球光伏产业扩张很快,企业间的竞争也会更激烈。这就要求我们必须注重中国光伏企业市场竞争能力的培育,以适应未来国际竞争。

  为此,首先,政府或行业协会在行业外部建立良好的市场经济制度,以及信息管理等服务体系,产业内企业应注重科技创新能力和企业内部经营管理能力的提高;其次,以这次产业困境作为契机,利用市场手段,严格限定国有资本的使用条件,既要限制政府盲目注资冲动,又要给企业压力,让其在市场环境中成长;第三,还应该明确,政府在解决光伏产业问题中,“国有化”作为最后的手段,不仅要有严格的条件,应尽可能少量使用,达到“四两拨千金”的作用,而且只能暂时救急,不能将其作为目标而长期化,“国有化”后应在一定时期后按照市场制度及时退出。

  由于经济危机的影响以及产业形势的变化,西方发达国家在光伏领域的优势正在逐渐丧失。作为光伏技术的支撑,光伏制造产业已大部分转移到中国。这种局势的逆转严重威胁了欧美等国光伏产业的发展,使得欧美等国政府接连对我国进行所谓“贸易保护主义”的新一轮制裁。据此,本文主要通过相关事实、变化趋势的了解来探究其背后的原因,并提出有效意见。

  2011年10月18日,德国SolarWorld美国分公司等向美国商务部正式提出针对中国光伏产品的“双反”调查申请;11月,美商务部对此正式立案并开展调查,并于2012年宣布对我国被诉产品征收反倾销税。

  2012年7月24日,欧洲光伏制造商联盟针对我国光伏制造商向欧盟委员会提讼,9月欧盟委员会对此开展调查,于2013年6月决定对我国光伏产品征收临时反倾销税。

  2014年,美商务部对我国晶体硅光伏电池开展第二次“双反”调查,并征收高额临时反倾销税。

  (1)反倾销诉讼产品范围广。从2011年美国对我国晶体硅光伏产品进行反倾销调查,到2014年再次对该产品及其组合产品进行“双反”调查,可以看出我国光伏产品遭受反倾销的规模不断扩大,其中产品范围从光伏电池扩大到光伏组件等,产地范围从大陆扩展到台湾地区。

  (2)反倾销税的税率高。2013年6月欧盟对我国光伏产品征收11.8%的临时反倾销税,同年8月对我国光伏玻璃产品征收17.1%-42.1%的临时反倾销税;2014年美国在第二次“双反”后,对源于中国大陆的产品征26.33%-165.04%的反倾销税。

  (3)涉案金额大。2012年9月,欧盟对中国光伏电池发起反倾销调查,涉案金额逾200亿美元。2013年美国对我国的反倾销案件中,我国大陆地区涉案15亿美元,台湾地区涉案6.57亿美元。

  (4)对华实施反倾销的国家多。自2011年美国开启对我国光伏产业的第一次“双反”调查以来,我国光伏产业先后受到欧盟、澳大利亚、印度等一系列国家的反倾销调查。

  (5)反倾销手段更加隐蔽。纵观欧美针对我国光伏产业的发起的反倾销案件,可以发现方式不断升级,由利用世贸组织规则的“灰色区域”,到频繁设置技术壁垒,再到利用国家安全等非关税措施提高对华贸易壁垒。

  (1)“国别歧视”。目前多数外国政府仍将中国视为非市场经济国家,从而采用 “替代国价格比较”办法来衡量中国产品是否存在倾销,但这种衡量标准却不具有合理性。因为生产方式、生产技术和原材料方面的差异会对产品的价格造成很大的影响。而我国在原材料和劳动力成本等方面具有显著的低价优势,以替代国价格进行衡量会夸大产品的倾销幅度。

  (2)经济利益纷争。我国产品在各国的畅销对地企业的既得利益造成一定的损害,从而引起贸易报复。瑞典经济学家弗雷德里克・艾里克森就曾指出,欧盟对中国光伏产品征税的真实目的在于其不想让中国在全球公共产品开放的贸易体系中搭便车。同样,中美光伏贸易纠纷案的根源就是我国光伏产品在美国大量销售,使得其本土少数太阳能企业破产。

  (3)我国光伏产业产能过剩,出口价格低。导致我国光伏产品屡遭倾销指控的重要原因就是价格低。造成这种低价的原因在于:出口企业忽视劳工权益而达到的低成本投入;生产要素价格低廉;我国政府对新型能源的开发与发展给予了大量的补贴。这些都导致了光伏产业井喷式的增长,从而致使其价格低廉。

  (4)我国出口秩序混乱。部分出口企业受短期利益的驱动,选择竞相降价以低价抢占国际市场上,扰乱了正常的外贸出口秩序,而这极易为外国实施反倾销制造借口。此外,一些企业利用少数企业已获取的“无损害”胜诉结果,继续大搞低价竞销,致使我国不断陷入反倾销指控的恶性循环之中。

  随着中国对欧美光伏产品出口的增长与双边贸易不平衡的发展,中国光伏出口企业面临越来越严重的反倾销申诉。为了积极应对外国的反倾销,更好地维护我国企业的利益,我国政府要尽快通过谈判、协商,彻底解决中国的完全市场经济地位;建立符合国际惯例的政府支持体系,明确政府在国际贸易中的作用;完善我国反倾销法律制度体系。与此同时,企业要提高产品技术含量,树立品牌意识;此外要积极应诉,充分发挥行业协会的作用。

  [2]朱宪辰,李玉连.领导、追随与社群合作的集体行动――行业协会反倾销诉讼的案例分析[J].经济学(季刊), 2007,(02).

  [3]徐建牛,孙沛东.行业协会: 集群企业集体行动的组织基础―基于对温州烟具协会的案例分析[J].浙江学刊,2009,(01).

  [4]刘爱东,蔡建平. 我国机械冶金企业应诉欧盟反倾销案例分析[J]. 国际经贸探索,2007,(10).

  太阳能光伏建筑一体化就是将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑来提供电力,根据节能、环保、安全、美观、经济实用的总体要求,将光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域,纳入建设工程基本建设程序,同步一体化设计、一体化制造、一体化安装,使其光伏建筑规范化、标准化。

  根据太阳能光伏方阵与建筑结合的方式不同,其分为两大类:一类是建筑与光伏系统相结合,这种方式是把封装好的的光伏组件(平板或曲面板),建筑物作为光伏组件的载体,再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联,系统还可通过一定的装置与公共电网联接。另一类是光伏组件与建筑材料集成化。即光伏组件以一种建筑材料的形式出现。如果用光伏器件代替部分建材,即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户,这样既可用做建材也可用以发电,可谓物尽其美。

  1、绿色能源。太阳能光伏建筑一体化产生的是绿色能源,是取之不尽的再生能源,开发利用过程中不会产生对生态方面的污染。

  2、不扩展用地、对电网起调节作用。光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上,无需额外占用土地,这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要;夏天是用电高峰的季节,也正好是日照量最大、光伏系统发电量最多的时期,解决电网峰谷供需矛盾,对电网可以起到调节作用。

  3、当地发电、就近用电,在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。对于联网户用电系统,光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电网。在阴雨天、夜晚或光强很小的时候,负载可由电网供电。由于有分布式建设,就近就地分散发电用电,进入和退出电网灵活,既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力,又有利于改善电力系统的负荷平衡,并可降低线路损耗。光伏阵列和公共电网共同供给负载供应电力,增加了供电的可靠性。

  4、综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐,构造合理,其建筑融合为一体,即易于形成良好的建筑艺术形象,还可使建筑外观更具魅力;既可发电又能作为建筑材料和装饰材料,使物质资源充分利用发挥多种功能,不但有利用降低建设费用,而且能增加建筑物科技含量。

  5、太阳能光伏建筑一体技术采用并网光伏系统,以电网为储能装置,不需要配备蓄电池,既节省投资,又不受蓄电池荷电状态的限制,比独立太阳能光伏系统的建设投资可减少达35%~45%,从而使发电成本大为降低。

  6、可以起到建筑节能减排作用。光伏阵列吸收太阳能转化为电能,极大降低了室外综合温度,减少了温室气体和污染物排放,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,起到建筑节能减排作用,也符合与生态环境和谐,符合经济社会可持续发展战略。

  7、配合设计院等相关单位,通过实体工程建设,制定行业的设计、施工、质量标准和相关的规程和图集,引导行业的健康有序发展。

  《京都协定书》的签订标志人类正向可持续发展的方向努力。太阳能是清洁、安全、取之不尽的可再生能源,充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。根据国际能源署的预测,2020年世界光伏发电的发电量将占总发电量的2%,2040年则会占到20%—28%。2006年1月《中华人民共和国可再生能源法》正式实施,该法案将太阳能发电并网合法化,为太阳能光伏发电产业打开国内市场的大门。国家能源局正在编制的“十二五”能源发展规划提出,到2020年太阳能发电装机容量达到20GW,是2007年规划的11倍。这将对我国的光伏建筑一体化产业的大规模推广起到非常积极的作用。太阳能光伏建筑一体化以其独特优势,成为未来新能源发展趋势。

  1、制定和实施太阳能光伏建筑一体化相关配套法律及相应规划标准、使用标准规范等,推动太阳能资源开发和利用,在建筑中的应用创造良好的政策环境。

  2、积极推动建设领域资源节能的制度与规范建设,将可再生能源在建筑中的应用形成一种制度约束,提高政府与百姓的节能意识、新能源利用意识,让太阳能在建筑中的利用成为一种趋势和必然。

  3、明确实施主体,推进“太阳能屋顶计划”。太阳能光电应用项目业主单位或光电产品企业是光电建筑一体化示范工程建设的主体,应结合其自身实际,快速启动“太阳能屋顶计划”。确保示范工程效果,要进一步加强宣传,扩大影响,增加市场认知度,形成广泛应用太阳能光电产品的良好社会氛围;要将光电建筑应用作为建筑节能的重要内容,在新建建筑、既有建筑节能改造、城市照明中积极推广应用。积极帮助争取中央、省财政可再生能源等专项资金,予以补助,大力刺激国内光伏建筑一体化市场的发展。

  4、建立太阳能建筑的质量认证体系,开展质量认证和相应的标识体系进行认证,认真贯彻和执行建筑领域中国家相关太阳能光电应用的技术标准,提升产品质量水平;要结合本地实际,尽快编制太阳能光电产品建筑安装技术标准规程;相关光电企业也应制定本单位产品在建筑领域应用的企业标准,提高应用水平。

  5、加强对太阳能光电技术应用项目的质量安全管理。建立健全安全生产规程、规范,加强监督检查和指导,确保太阳能光电技术应用项目安全可靠地实施和运行。

  6、借鉴国外成功发展经验。如德国、日本光伏的发展都非常成功,其基本思路采用屋顶计划和并网发电的基本形式,将晶体硅太阳电池作为主导产品,政府的光伏发电补贴政策和银行贷款的激励机制成为发展的主要推动力。德国政府带头利用太阳能,像柏林火车站等许多公共设施与场所,大量采用光伏发电设备。

  8、需要通过提升产业化规模降低成本,政府出台倾斜政策予以扶持,提高地方政府和房地产开发商的积极性。

  9、发展光伏发电学科的院校或培训试验中心等科研机构,培养产业发展需要的中高级光伏发电专业技术人才和管理人才。

  太阳能建筑一体化发电技术智能化、与智能建筑融合;太阳能建筑一体化并网发电技术更加智能化、多元化,发电成本降低;太阳能一体化建筑标准成为主导光伏建筑设计的标准,而不是像现在这样依附于建筑标准。太阳能建筑一体化实现光伏组件与楼宇自动一体化,由白天发电、美化建筑原始功能,向夜间发光装饰建筑的多媒体化发展;实现建筑室内透光率的可变性,调节室内采光。

  太阳能光伏建筑一体化以其具有美观、绿色、环保、 节能的效果, 将现代建筑提供了一种全“零能房屋”理念,成为未来的持续绿色新能源发展方向,走入人们生活,为经济健康发展提高了持久动力。

  在石油开采量日益见底和生态环境急速恶化的严峻形势下,太阳能作为一种自然能源,以其储量丰富且清洁无污染性显示了其独特的优势,已被国际公认为未来最具竞争性的能源之一。太阳能光伏发电成为太阳能利用的主要方式之一。

  光伏发电分为离网和并网两种形式,随着光伏并网技术的成熟与发展,并网光伏发电已成为主流趋势。由于大规模集中并网光伏发电系统容量的急速增加,并网光伏发电系统输出功率固有的间歇性和不可控等缺点对电网的冲击成为制约并网光伏发电的重要元素。太阳能光伏发电系统发电量受当地太阳辐射量、温度、太阳能电池板性能等方面因素的影响。其中太阳辐射强度的大小直接影响发电量的多少,辐射强度越大,发电量越大,功率越大。

  太阳辐射受季节和地理等因素的影响,具有明显的不连续性和不确定性特点,有着显著的年度变化、季节变化和日变化周期,且大气的物理化学状况如云量、湿度、大气透明度、气溶胶浓度也影响着太阳辐射的强弱。

  美国、欧洲、日本等发达国家对太阳能光伏发电预测方法的较早的进行了研究与实验。我国太阳能光伏发电预测技术起步较晚,少数几个知名大学相继开展了以建模、仿真为主的技术研究。本文对对太阳能光伏发电的预测方法进行了分析与总结,归纳了各种预测方法的优点及不足,为国内太阳能光伏发电行业的发展提供重要依据。

  当前,对太阳能光伏发电预测的研究主要集中在太阳能辐射强度的预测上。太阳辐射的逐日或逐时观测数据构成了随机性很强的时间序列,但太阳辐射序列的内部仍有某种确定性的规律,只有充分了解掌握太阳能光伏发电的特点、变化规律,才能建立符合实际情况的预测模型及方法。

  太阳辐射分为直接太阳辐射和散射太阳辐射。直接太阳辐射为太阳光通过大气到达地面的辐射;散射太阳辐射为被大气中的微尘、分子、水汽等吸收、反射和散射后,到达地面的辐射。散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳总辐射强度的影响因素包括:太阳高度角、大气质量、大气透明度、海拔、纬度、坡度坡向、云层。

  太阳能光伏发电预测是根据太阳辐射原理,通过历史气象资料、光伏发电量资料、卫星云图资料等,运用回归模型、人工神经网络、卫星遥感技术、数值模拟等方法获得预测信息,包括太阳高度角、大气质量、大气透明度、海拔、纬度、坡度坡向、云层等要素,根据这些要素建立太阳辐射预报模型。

  太阳能变化趋势主要受到当地地理条件和气象条件的影响。地理条件的影响有明显规律,可以根据当地经纬度计算出全年太阳的运行轨迹,并结合光伏电池阵列自身的参数计算出太阳能变化的一个总体变化趋势。但该趋势并不能反映出几小时内,甚至不能反映出几天内的太阳能变化的大致情况。

  气象条件对于太阳辐射的影响是最直接的。要实现几小时内的太阳能趋势预报,就必须找到根据气象条件推算出太阳能趋势的计算方法。近年来,随着太阳能产业的飞速发展,对太阳能光伏发电预测要求的不断增加,发达国家对太阳能光伏发电预测的研究较早、发展较快。目前,我国对太阳能光伏发电预测技术的研究还处于起步阶段,需进一步深入研究与实验。

  第一类:基于历史气象数据和光伏发电量数据的研究,采用统计学方法进行分析建模;

  第二类:基于卫星云图资料数据和地面监测资料数据,通过卫星、雷达图象处理,计算出实时太阳能辐射的预报方法;

  第一类预测方法,其模型的建立不考虑太阳辐射变化的物理过程,通过对历史观测数据资料进行分析和处理,以历史发电量预报未来发电量。一般采用回归模型预测、神经网络等数学方法,建立光伏发电系统与气象要素相关性的统计模型,进行发电量预测。该方法模型构造及运算方法较为简单,但只适应于发电量变化不大的平稳时间序列,对于发电量变化较大的时间序列,误差较大。

  回归模型预测根据历史资料,,找出天气变化与太阳辐射的关系及其变化规律,建立可以进行数学分析的数学模型,对未来的太阳辐射进行预测。该方法其特点是将预测目标的因素作为变量,将预测目标作为常量。利用给定的多组变量和常量资料,研究各种变量之间的关系。利用得到的回归方程式来表示变量与常量之间的相对关系,从而达到预测太阳辐射的目的。在大量的实验与实践中得出,变量误差较大,尤为正午时误差明显。

  回归模型预测对于非线时间序列的太阳辐射数据预测结果并不理想。人工神经网络方法较回归模型预测误差较小。

  人工神经网络方法采用神经网络技术,建立发电量与太阳总辐射、板温的函数模型,历史数据结合效果较好。目前研究最多的是应用误差反向传播算法(BP算法)进行短期预期。该算法的主要思路为将历史数据和影响太阳辐射最大的几类因素作为输入量输入人工神经网络,经过输入层、隐含层和输出层中各种数据运算从而生成输出量;再以设定误差为目标函数对人工神经网络权值进行反复修正与完善,直至达到设定误差值。

  在传统统计无法满足要求时,可利用人工神经网络进行预测方法,但该方法同样基于历史气象数据进行预测,发电量预报严重依赖于太阳总辐射预报准确: 未能找出影响光伏发电量的关键逐时气象要素,对突发及随机的天气变化预测较难控制。

  第二类预测方法主要利用卫星遥感技术完成太阳辐射的预测。卫星遥感是指以人造卫星为传感器平台的观测活动,是通过勘测地球大气系统发射或反射的电磁辐射而实现的。它包括对地观测以及面向太空环境的观测活动,其中对地观测是目前卫星遥感的主要内容高空间分辨率图像数据和地理信息系统紧密结合,为太阳辐射预测提供了可高依据。

  1960年,第一颗泰罗斯卫星将第一幅可见光云图传送至地球,使人们看到了用卫星遥感的巨大潜力。从此,以气象卫星技术的逐步完善为开始,又逐渐出现了遥感地球大气、地球表面陆地、海洋特征以及监测地球环境的各种卫星。

  美国的卫星遥感技术一直处于世界领先地位,代表了卫星遥感技术的发展水平。欧洲、加拿大、日本等国都在大力发展研究遥感技术。我国的第一颗地球同步气象卫星“风云2号”,于1997年6月10升空,标志着我国卫星遥感技术迈上了新的台阶。

  经过大量的研究与实践表明,卫星遥感技术获取的小时地面辐射数据与地面观测的辐射数据偏差较大,最大误差可达到均方根误差20%-25%。因此如何更好的较小误差,准确的统计、预测将成为遥感技术的发展方向。

  第三类预测方法主要利用数值模拟方法进行预测,即用数学物理模式对大气状况进行分析,用高速计算机求解进行预报的方法。该方法根据描述大气运动规律的流动力学和热力学原理建立方程组,确定某个时刻大气的初始状态后,就可通过数学方法求解,计算出来某个时间大气的状态,就是通常所说的天气形势及有关的气象要素如温度、风、降水、辐照度等。数值模拟预测方法预测的时间较长,目前,可预测40 h甚至更长的数据。

  数值模拟方法中的气象和环境因素最为复杂,难以精确确定,所以预报的误差不仅存在,对于短时又特别复杂的变化,准确度更是大大降低。因此精准度的提高一直是目前研究的重点和难点。

  本文在阅读了大量国内外太阳能光伏发电预测方法文献,广泛调研的基础上,较为全面地论述了太阳能光伏发电量预报技术的研究现状和发展方向,对三类预测方法进行较为详细的总结与分析,阐述了各类方法的优点及缺点。如何在已有的科研成果基础上继续完善、不断改进和探索,找出影响太阳辐射的关键因素,准确预测,形成多层次、多信息融合的综合预报系统,是我国太阳能光伏发电预测的主要研究方向。

  [1]卢静,翟海青,刘纯,王晓蓉.光伏发电功率预测统计方法研究[J].华北电力,2010,38(4):563-567.

  [2]李光明,廖华,李景天,赵恒利,黄波,何京鸿.并网光伏发电系统发电量预测方法的探讨[J].云南师范大学学报,2011,31(2):33-38

  我国处于经济发展的上升阶段,能源需求不断增长与常规能源匮乏成为了严重阻碍了我国经济持续发展的重要矛盾。为此,加速推进可再生能源的开发和利用成为了缓解我国能源供需矛盾,促进能源利用结构优化升级,保证我国经济社会科学发展的重要举措。根据国家制定的新能源发展振兴计划(讨论稿),至2020年我国光伏装机容量将达到20Gwp。预计今后10年内,光伏发电的年平均新增装机将达到2GWp。在今后10年,我国光伏发电将会迎来黄金发展时期。2009年财政部、住房和城乡建设部联合下发了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》(下简称《实施意见》),《实施意见》要求对光伏建筑项目给予政策支持。2011年3月的我国国民经济和社会发展十二五规划纲要指出,要“推动重点领域跨越式发展”。光伏发电是我国“十二五”期间重点发展领域。虽然光伏建筑项目有清洁、环境效益好,可再生、永不枯竭,基建周期短,装机规模灵活等众多优点。但是,我们也必须清楚的认识到,我国现阶段的光伏建筑开发技术与发达国家相比还存在很大差距,在开发过程中将会遇到诸多风险。本研究将以国际光伏产业市场及发展趋势为背景,通过对产业结构相关理论的梳理,结合投资风险及决策研究,旨在对过去几年太阳能光伏产业的投资及发展方式进行反思。

  在英美等发达国家,风险管理的实施分三个层次:由国家制订法规并进行监督;企业内部设置,专人负责,董事会决策;对人民群众进行教育,培养风险意识。已有不少国家以此模式来开展工作,并已取得了较好的效果。从现有情况看,已呈现出以下发展趋势。随着项目管理技术的发展,项目管理形成一套科学的方法体系,风险管理正式列入了项目管理的行列,构成了项目风险管理。

  美国学者汉斯等在《风险管理与保险》中对风险管理进行了定义:风险管理是通过对风险的识别、管理和控制而以最小成本使风险所致损失达到最低程度的管理方法。巴格利尼在指出风险管理的目的是在保持企业财务稳定性的同时,是风险发生造成的成本损失降低到最低。Rerry和Hayes基于建设项目的主要风险源分析了风险因素。Wirbaetal将Tahetal和Cooper与Chapman的研究成果进行了综合,按照HRBS(Hierarchical Risk Breakdown Structure)方法对风险进行分类。Akintoyet和Macleod等先后归纳了工程项目风险管理的主要技术,如概率分析、敏感分析、随机控制等方法,对风险出现的后果和概率及分布进行定量分析。Terry Lyons和Martin Skitmore做了一份关于风险管理技术应用的高级管理调查,调查的研究结果认为项目生命周期的执行和规划阶段风险管理的应用多于项目的概念设计和结束阶段;在项目风险管理中,风险识别和评价尤为重要,风险应对和风险监控次之。

  目前国外对光伏发电项目的研究主要还集中在经济效益分析和产业发展政策研究等内容上,在光伏发电项目风险评价方面缺乏系统的研究。

  John Byrne等基于需求管理的应用前景分析了光伏发电经济效益的多样性,并通过案例验证了需求侧管理系统可以为光伏发电项目使用者提供潜在的效益和功能。Kate DLatham对美国加利福尼亚州的屋顶光伏项目进行了成本-收益分析,论证了应用光伏发电替代非再生能源发电是非常可行的,并通过案例计算得出并网政策是促使州政府推广光伏发电的关键。

  Lemer Ivan提出了光伏发电项目具有较好的市场前景,对美国的光伏产业发展趋势进行了分析,并且预测了到2020年世界光伏产业年收益将达到15亿美元。Jardim等分析了巴西南部地区建筑应用并网光伏系统的潜力,并将六种不同的商业光伏系统与完全屋顶安装的光伏系统进行比较,结果表明了建筑屋顶光伏系统具有优势。Masini等总结了欧洲五国推广光伏建筑一体化的实践经验,分析并设计了促进并网光伏发电项目发展的激励政策,并基于学习曲线研究光伏发电项目在四种不同政策下所表现出的不同宏观发展情景。

  国内在风险评价方面,主要结合不同的研究主体采用不同的评价方法进行综合研究。风险评价应用的研究主体,多集中于风险投资、财务风险管理、工程项目管理领域,评价的方法多集中于层次分析法、模糊综合评价法、灰色系统理论、神经元网络法等。汪忠、黄瑞华梳理了国外风险管理的研究状况,对风险内涵进行了深入解读,从纵向、横向、垂向对国外的风险管理研究进行了立体透视分析,进而从金融风险分析技术和项目管理风险分析技术两个大的方面阐述了风险评价的相关工具。陈建华将视角定位于风险投资项目,结合风险投资特性,阐述对风险的识别并分析了相关风险评估方法,包括客观风险评价法、蒙特卡罗模拟法、故障树分析法、Var方法、风险矩阵法等等,进而结合触发器原理、屏障分析、多层防御体系建立动态风险防范体系。吕海萌关注于高新技术风险投资项目,设计了风险投资项目综合动态评价模型,在对项目进行全面初评的基础上,结合项目的生命周期,利用风险矩阵法和层次分析法进行深层次评估。

  国内外学者对光伏发电项目的评价主要还集中在经济效益的分析上,对外部效益的研究还不全面,且缺乏具有普遍应用价值的评价模型和方法,对光伏发电项目投资可行性准确判断的缺失是制约光伏发电项目规模化化发展的重要原因。

  国内学者对光伏技术发展也进行了相关研究,主要包括:一是从技术路线图的角度分析了特定区域内光伏产业的发展研究,耿亚新等人分析了我国光伏产业发展的技术路线图,李彦峰研究了保定光伏产业的技术路线图,二是从光伏产业的技术应用角度进行分析,张青虎对太阳能光伏发电系统和太阳能光伏照明系统的应用进行了介绍,李剑等从光伏技术应用的现实意义出发,分析了光伏技术与绿色照明在建筑领域的应用优势,张悦等从光伏技术的应用、价值链和成本分析来探讨光伏技术带来的社会效应、长期和外部的经济效应,黄鲁成等在梳理技术评价研究方法的基础上,构建了主客观相结合的组合评价模型来确定太阳能电池产业化过程中的关键技术。

  综上所述,近年来我国在光伏发电项目风险评价方面的研究已取得一定的成绩,但是我国光伏发电项目风险评价起步较晚,还未能有针对性的建立一套适合的风险评价体现,有效科学的发觉和评价风险。因此,将风险识别、评价与境外水电工程项目特点相互整合,构建一套适合我国光伏发电项目风险评价体系,显得尤为必要。

  [2]王家远,刘春乐.建设项目风险管理[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2004,11~15.

  太阳能光伏发电是利用太阳电池组成光伏板,太阳电池由半导体材料组成,可以将太阳能转换成电能,而利用太阳能光伏发电系统又可以将由太阳能电池产生的直流电转换为交流电与电网耦合。近年来太阳能光伏发电技术在广泛的应用过程中已日益成熟,而且其运行方式也开始向多样化的方向发展,不仅可以独立运行,而且还可以并网运行,为当前电力市场注入了新鲜的生命力,在保护环境的同时,也确保了充足的电能供应。

  建筑屋顶光伏发电系统是指在建筑项目竣工建设完毕后,充分利用其建筑屋顶空置的区域,布置一定规模数量的光伏电池组件、支架及配套系统设备,根据地区经纬度等相关数据计算得出屋顶光伏电池组件的最优化倾斜角,安装系统设备进行太阳能资源采集,使整个系统发电效率最大化,进而转化发电、储能等,此类工程对土地面积需求很小,可有效利用各类建筑物屋顶,不占用专门区域,适合组织开展大批量建设,就地进行发电、用电,不仅能节省电网建设的工程造价,且可实现能耗的最小化,有效满足。绿色#建筑的节能水平要求。

  整个系统设备与区域中建筑物协调一致,紧密结合,有的甚至直接制作成建筑材料成为建筑物的一部分,屋顶光伏发电系统主要由逆变器、电池组件、支架、连接电缆、监控设备及其它辅助设备组成,其中关键核心部件为逆变器,其作用是将光伏电池组件在光照下产生的直流电(DC)汇集后,通过逆变器的转化将其变为可供普通电气设备使用的交流电(AC),光伏发电系统逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪,在光照强度较大时发出的多余电量经转化成为满足电网公司电能质量要求的交流电注入电网中;在阴雨天光照强度较弱,发电能力不足时,则由电网向建筑屋顶发电(用户)供电。

  与传统的能源相比,太阳能资源不仅属于可再生资源,而且还具有清洁环保、不会产生污染、没有任何噪声的产生等优点。除此之外,太阳能还可以通过很多种方式储存。在众多的太阳能发电技术中,光伏发电技术是发展最快的,因此,各个国家都相继建立了太阳能光伏电站进行太阳能资源的利用。加强太阳能光伏发电运行管理,不仅能够让国家更好的获取太阳能资源,同时也能降低其成本,从而获得更大的经济效益。同时加强管理可以让太阳能光伏发电站更好的运转,更好的提升太阳能资源的转换率。太阳能光伏电站可以解决偏远地区的用电问题,让偏远的经济得以发展,从而促进我国的经济地区均衡性发展。

  由于管理措施不健全,光伏电站正常发电的过程中,常常有一些不安全的隐患出现,例如太阳电池板被恶意盗取等。再加上由于经费不足,很多专业的管理人员由于收入问题逐渐离开工作岗位,光伏企业在面临这种情况时通常任用一些并不专业的人员进行临时的看守工作,甚至很多电站出现无人管理的现象,这就造成了电站很多不安全的隐患出现。非专业人员由于对专业知识的缺乏,往往会违反电业操作规程,违规操作,从而发生设备损坏甚至人员伤亡事故。

  光照强度影响着光伏发电装置的输出功率。光照强度受日照、季节、天气等自然因素的影响会导致输出功率不稳定,《电网若干技术原则的规定》中明确电压允许偏差值范围是-7%~+7%在光伏发电系统应用过程中,需考虑瞬间从电网中脱离对系统电压的影响。

  利用太阳能光伏发电系统进行发电时,其所产生的电能为直流电,而且将直流电转化了交流电的过程中,则会有大量谐波产生,因此为了有效的控制好畸变率,则需要进行必要的检测。利用光伏发电并网系统时,将其产生的直流电并入电网时,则会导致电压畸变率产生,但这时所产生的电压畸变率还处于国家电网的标准要求范围内,不存在超标的问题。但在电压变入电流过程中由于在接入点会有大量的谐波叠加在一起,这时就极易导致畸变率超出国家规定的标准,所以进行实际检测是必须进行的一个环节。

  虽然太阳能开发利用取得了很大提高与发展,但太阳能使用率却并不高,甚至不到总能耗的1%。高成本严重制约了其广泛应用。导致高成本最主要的原因太阳能的存储技术。目前主要使用的是高成本的压缩空气和电池存储。

  国内多硅晶生产成本约70美元每千克,然而,国际大企业的成本每千克却只需要25到30美元,并且质量高于国内。这就导致国内下游企业纷纷进口国外低价高质的多硅晶。

  目前,光电薄膜技术中最成功的是蹄化福。这一技术,必须依赖于蹄这一世界稀有金属。近年来,蹄的价格迅猛增长,由于受其稀有性的约束,只要扩大薄膜太阳能电池生产,蹄资源就必然更加短缺。目前,蹄主要是从铜里面提炼出来的,随着开发成本变高,蹄的价格必然会上涨。

  政府和企业共同制定相关政策法规,促进产业联盟的建立,提高多硅晶产业准入标准,联合推动多硅晶行业的发展。这里建议国家提供部分资金支持,牵头成立一个千吨级大企业,参与进来的企业进行投资,把高端技术人才和行业专家召集起来,共同研究开发。技术成果在参与企业内部共享。这样可以很大程度上减少小企业低水平重复开发,减少相关资源浪费,推动太阳能光伏发电行业的整体技术水平的提高。

  太阳能光伏以其巨大优势成为全球研究的热点之一,人类在这一领域的任何突破都将对能源利用产生革命性影响。目前太阳能光伏已经成为我国可再生能源产业中继风力发电之后发展最快的产业。不远的将来注定会成为人类能源结构中主力之一。降低硅材料用量是降低价格的主要途径。当前,科学家们已经通过铌酸钾和铌酸钡镍组合而成的钙钛矿晶体构成。结果表明,其性能远胜目前的铁电材料且能吸收9倍多的太阳能。另外,乙二醇防冻剂有望成为可量产、易扩展、薄膜式太阳能电池的制作材料,同时铜、锌、锡、硫因其独特的光学特性和廉价环保的优势,也可能会被应用到该电池板的制作中。这一举措可以降低太阳能电池成本。

  太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的目的。 采用太阳能光热发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太阳能发电的成本。而且,这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势,即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中,在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。光热发电产业布局应当注重资源优势#优势的合理利用,有条件的可综合利用多种可再生能源,互补发电,甚至也可考虑与热电站联合运行。

  现阶段中国利用建筑屋顶开展光伏发电尚处于初始起步水平,装机规模不大。此类项目除提供能源外,还有许多特殊优势,如降低温室气体和污染物排放、创造就业机会、保障能源安全和促进边远地区发展等,尤其是可在边远地区就地安装,在特殊场合整个光伏系统可直接提供电力输出。适合进行大规模安装推广,在欧洲、美国、日本等已运作得比较成熟。结合中国国情及电网特点,在太阳能资源充足的区域大力建设更多的示范性建筑屋顶光伏项目,提高清洁可再生能源在电源结构中的比例,对中国经济、社会和环境保护具有积极意义。

  目前,中国很多企业一直在积极地开展清洁可再生能源领域的研究,且已在全国很多实际项目上大胆创新实践。建筑屋顶太阳能并网光伏示范电站的建设是一项具有开拓性的工作,对各大电力企业加快制定光伏电站并网技术要求,光伏电站科学管理及保证电网安全可靠运行等规范的制订做出了重要贡献。建筑屋顶太阳能光伏发电符合中国可持续发展过程中对清洁能源充分利用的趋势要求。与此同时,大力推进太阳能资源的利用及加速光伏发电产业发展,对缓解现今能源紧缺的局势及调整能源结构具有一定作用,其社会政治,经济,环保等效益显著。

  中国太阳能光伏产业拥有“十大优势”,首先是战略优势、机遇优势—我们已经将薄膜化、柔性化定为战略发展方向,并且已经拥有世界领先的技术和企业;我们已经把握住了新能源革命、第三次工业革命的良机。

  而“中国模式”独特的相对高效的体制和积极政策成为紧随其后的重要优势——2012年以来,中国光伏产业“山重水复疑无路”,中国政府迅速出台了一系列扶持政策,光伏产业得以“柳暗花明”,这就是最好的例证。

  作为一个在新能源领域摸爬滚打了20多年的从业者,作为一个越来越坚信太阳能光伏产业光明前景的企业管理者,有时候,我觉得自己更像是一个演说家:向政府官员、专家学者介绍太阳能光伏产业的战略发展,说服同行跟我一起走薄膜路线而不是晶硅路线,向公司的员工宣讲汉能的使命和从事该行业的重要意义……

  在不同场合,我曾反复地向听众宣讲中国发展太阳能光伏产业的“十大优势”:战略优势、机遇优势;制度优势、政策优势;市场优势、产业优势;技术优势、人才优势;资金优势、成本优势。

  战略优势:薄膜化、柔性化是光伏发展的方向和总趋势,而中国已经拥有了领先的技术和企业;

  技术优势:汉能通过全球技术整合,使中国薄膜光伏产业实现了跨越式发展,取得了世界领先地位;

  机遇优势:大规模替代时代已经来临,技术等关键条件均已具备,环境压力转变为动力。

  中国赶上了第三次工业革命的历史机遇,新能源革命正在用新能源替代日益枯竭的化石能源,而中国经济的转型升级、可持续发展又决定了其他新能源方式不可能成为主流,只有太阳能光伏才能担负这一重任。这就是“机遇优势”。

  关于战略优势,前文也有所论述:欧盟忙于应对经济危机,美国正在开发页岩气,它们或多或少都迷失了战略方向,日本、韩国等光伏新秀又各有各的局限,只有世界第一的光伏制造大国中国才具备战略上的领先优势。通过对多晶硅模式的整合升级,我们现在已经确定,薄膜化、柔性化是世界光伏发展的正确方向和总趋势,而在这方面,中国已经拥有了领先的技术和企业。

  关于市场和产业、技术与人才、资金与成本这三组中国光伏发展的优势条件,我在本章的后面几个部分将会详细阐述。这里要重点讨论的是中国发展光伏产业的制度优势和政策优势。

  制度优势是指中国独特、相对高效的体制、体系,政策优势是指中国政府鼓励实体经济发展的积极有效的政策。两者的背景都是促进经济快速增长的“中国模式”。

  改革开放以来,中国经济快速增长,经济发展所取得的巨大成就归功于一种“前所未有”的经济增长方式——“中国模式”,即以国家干预市场的手段保证经济增长以及宏观调控的发展模式。

  西方有各种经济理论,但归纳起来就是两大派:一派不主张政府干预经济,而是完全靠市场解决问题;一派不反对靠市场解决问题,但认为政府可以而且必须进行适当的干预,比如凯恩斯主义。抛开学术争论,我们在实践中发现,政府对经济的干预总是不可少的,只是如何干预的问题。美国摆脱1929年经济危机的阴影,被公认是罗斯福总统运用凯恩斯主义进行政府干预的结果。2008年美国发生金融危机以来,奥巴马总统一直采取强有力的政府干预。新能源革命需要政府加强引导,这一点毋庸置疑。

  因为与西方自由市场经济理论并不完全吻合,“中国模式”也受到一些质疑,原因就在于中国政府往往被视作强势政府。然而,强势只要发挥得当就是优势,况且“中国模式”首先也是市场的,然后才是政府的。

  20世纪90年代以来,中国依靠宏观调控安然度过了1993年的经济过热、1997年的内需不足和亚洲金融危机、2008年的全球金融危机,一直保持着快速、持续发展的势头。2012年,中国光伏产业从“山重水复疑无路”到“柳暗花明又一村”,局势得以如此迅速地扭转,关键也是政府发挥了恰当的主导作用。

  新能源革命的特点决定了它的推进和一般的经济活动不同。最大的不同就是,在遵循市场经济规律的同时,必须加强政府的主导作用。如果没有国家和政府恰当的引导,只是顺其自然地发展,要想实现突破将是很困难的。世界各国都是如此。

  2012年中国光伏产业“群体性危机”爆发时,许多人都将目光集中在了政府角色与市场机制的相互作用上。有人认为,光伏产业产能过剩与一些地方政府“越位”有关,是一些地方政府的深度介入和过度扶持造成了一哄而上;也有人认为这个问题与政府“缺位”有关,政府对于整个产业的发展缺乏相应的规划和引导,对中国光伏产业“两头在外”的隐患没有及早给予控制和指导。

  这些看法都有一定的道理,但似乎都没说到位,都没能真正理解中国独特的相对高效的体制优势。

  在中国的能源领域,无论是一次能源还是二次能源,无论是独资企业、股份制企业还是上市企业,大多是由国有资本控制的。有人认为这是能源革命的消极条件,事实上也是一个积极条件。国有制的实质是全民所有制,股东是全体人民。虽然它也应该争取更多的利润,但其根本宗旨应该是主导整个国民经济的持续健康发展,保证国计民生。这样的能源经济实体,就其基本性质来说,不应该因为自身的既得利益而阻碍有利于整个国民经济长远发展的新能源革命,而应该成为新能源革命的积极参与者和主力军。

  从实际运作来看,国有企业的最终决策者是政府,它必须遵守并执行政府的政策和指令。为了响应国家号召,在电力输配、销售方面居垄断地位的国家电网在2012年10月26日了《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》,其动作之迅速和态度之积极就是一个证明。

  所以说,政府“集中力量办大事”这一特性为中国的新能源革命提供了一个良好的制度环境,这就是中国的体制优势。

  接下来,我们再来探讨一下中国发展光伏产业的政策优势。政策是光伏革命的重要推动力。2011年11月,汉能邀请了各方面的专家进行座谈,讨论如何在中国推进新能源革命。会议即将结束时,一位资深专家总结说:“现在是万事俱备,只欠东风。这个东风就是政策。”

  一切项目在启动时都需要比运行正常后更多的动力,新能源革命也是如此。我们在概括欧洲光伏产业的发展时曾说,那里的光伏产业已经顺利度过了需要政策补贴的“出生期”,进入了市场运行的“成长期”。中国的光伏产业正在由“出生期”向“成长期”过渡,国家政策的推动力仍然十分重要。

  目前,中国的光伏产业犹如一辆正在爬坡的汽车,由于坡度很大,仅凭汽车自身的马力一时很难开上去。这时就需要坐车的人帮助推一把。把汽车推上平坦的大道,推车的人也可以享受坐车的好处了。政府利用政策为光伏这辆正在爬坡的“汽车”提供动力,最终也可以享受它带来的直接经济效益和战略效益。

  所谓政策到位,并不是简单地制定某一项政策,而是解决一系列问题,建立一个有内在联系的政策系统。譬如,如何充分发挥财政杠杆、税收杠杆、价格杠杆的作用,保障产业的良性发展?如何确定政策导向的重点内容,使生产环节、建设环节、使用环节都有序开展?如何深化电力系统改革、推动发电和上网的关系,使新旧能源企业实现无缝衔接?

  可喜的是,在推进太阳能等新能源发电大规模上网,特别是分布式电站建设的过程中,中国电力系统的改革已经迈出了不小的步伐,许多业内人士已经开始重视“智能电网”的发展趋势,许多试点区域的光伏发电企业也已经开始尝试与国家电网合并,这都是中国光伏产业发展不可或缺的政策优势。

  “发展出题目,改革做文章。”通过政策,以改革促发展。从一定意义上说,这是政府在领导新能源革命的过程中,最见功力、最不可替代、最见领导艺术的领域。

  中国鼓励实体经济发展的整体国策也是光伏产业发展的有力支撑。2012年不仅是光伏产业的受挫之年,也是中国实体经济整体发展面临较大困难的一年。中等规模以上工业企业利润持续负增长,直到9月才因国家稳增长政策效应显现而扭亏为盈。因此,政府在此时出台各种促进实体经济发展的政策,意义非同一般。

  本文主要从玻璃、EVA、背板、边框四种关键原材料入手,对其选材、特点、作用、工艺、检测、发展趋势几方面进行阐述,以其对光伏组件的技术研究提供一定的参考。

  玻璃位于光伏组件正面的最外层,在户外环境下,直接接受阳光照射,并隔离水气、杂质等。一般的光伏组件使用的玻璃为镀膜钢化玻璃。

  钢化玻璃是将玻璃加热到接近融化的温度,一般在600℃-650℃时处于粘性流动状态,保温一定时间,然后经过快速冷却即淬火,使玻璃内部产生很大的张应力,尤其是玻璃表面。张应力存在于玻璃内部,当玻璃破碎时,能使玻璃保持一体而不会碎裂,通常钢化玻璃很难被外力正面击碎,而由于张应力的原理,使得钢化玻璃在接触尖锐物理撞击或者磕碰边角时很容易碎裂。这在生产和使用过程中要尤其注意。

  钢化玻璃的强度比普通玻璃高,抗冲击强度是普通玻璃8倍左右,抗弯的强度是普通玻璃的4倍左右;安全性能很好,即使破碎也无尖锐的小碎片,很大的降低了造成人身伤害的风险;耐急冷急热的性质有所提高,可承受上百摄氏度的温差变化,这对防止因为高热引起的炸裂有很好的效果。

  不能再进行切割和加工。钢化在生产前就需要对玻璃进行加工至需要的形状,再进行钢化处理。这就造成一旦钢化玻璃成型就很难再加工,因此钢化玻璃对生产合格率的要求很高,否则将极大的增加这一重要原材料的生产成本,进而影响组件的售价。

  钢化玻璃在温差变化大时会自爆,同时由于外界环境的因素,钢化玻璃自身存在一定的自爆概率。自爆由两种基本类型,一种是“蝴蝶斑”式自爆,即沿碎裂纹路找到碎裂中心处有类似蝴蝶翅膀一样的结构;另一种就是结石自爆,形成内部向外爆裂开来的圆孔装中心结构。给予以上两点外观特征,就可以判定钢化玻璃是自爆还是外力引起的。

  玻璃镀膜的增透原理为光在从一种物质进入另一种物质时,只要密度不同,就会产生折射和反射。光从折射率较小的物质入射到折射率较大的物质表面时,反射光发生方向变化。基于此可以增加光线的透射率。钢化玻璃的镀膜工艺有浸泡法、喷涂法、蚀刻法、辊涂法等。

  光伏玻璃的检测内容包括外观、尺寸、弯曲度等一般性能;太阳光直接透射比、含铁量等光学性能;抗冲击性能、内应力、耐热性能等安全性能。

  光伏组件的玻璃发展趋势是超薄玻璃,具备重量更轻,厚度可选、透光率略微上升的优势,但存在波形度变大、钢化颗粒数不达标的难题。高增透玻璃,具备透光率更高的优势。双绒面玻璃,具备透光率更高,美观的优势。

  光伏组件背板的结构由基材的两面加功能层组成。光伏组件背板通过自身优良的物理性能、耐老化性能、隔绝空气和水分的性能,绝缘性能使组件成为一个有较好物理机械强度的整体并且内部结构长时间不受外界有害因素影响。从而对太阳能电池组件提供保护和支撑。此外,由于加工工艺的要求,背板还要在层压时与EVA牢固粘合,还要与粘结接线盒的硅胶牢固粘合,自身两层EVA融化要彻底交融。

  (1)两面氟膜背板:绝缘性好,但与EVA粘结有好有坏,制造成本也毕竟高。使用Tedlar,粘结氟膜的粘合剂老化后,氟膜分层、起泡、鼓包、黄变等。

  (2)单面氟膜和PE背板:成本低、制造难度小、与EVA粘结力强。但是此种背板正面绝缘性能差,正面PET基材直接暴露在日光下,耐老化性能差,容易出现黄变等问题。

  (3)PET/PE背板:成本最低,与EVA粘结力强,制造容易。但是此类背板不耐老化。

  (4)双面氟涂层背板:成本较低,颜色较多,绝缘性也好,但与EVA粘结有好有坏,表面粘合性不稳定。

  光伏背板检测内容包括物理性能(拉伸强度、伸长率、收缩率);绝缘阻隔性能(局部放电、击穿电压、水分透过率);耐候性能(紫外老化、湿热老化);粘结性能(和背板的剥离强度);交联度(EVA之间的粘接强度)。

  EVA虽然对PET基材和EVA胶膜粘合性好,但对PET保护差、抗紫外性能差。PE膜也会有同样的问题。在电池组件中硅片的空隙中,紫外线通过EVA直接照在背板上,如果是PE或EVA下面直接PET,背板整体抗紫外老化的能力就会降低很多,进而导致鼓包、变黄的问题,并最终导致光伏组件失效。

  背板发展趋势向是具备高可靠性、轻量化、分布式光伏配套性能、价格更低化等特点的方向发展。

  光伏电池封装胶膜(EVA)是一种热固性有粘性的胶膜,用于放在夹胶玻璃中间(EVA是Ethylene乙烯Vinyl乙烯基Acetate醋酸盐的简称)。由于EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性,使得它被越来越广泛的应用于电流组件以及各种光学产品。固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性,它将晶体硅片组“上盖下垫”,将硅晶片组包封,并和上层保护材料玻璃,下层保护材料。

  EVA是一种热融胶粘剂,常温下无粘性而具抗粘性,以便操作,经过一定条件热压变发生熔融粘接与交联固化,此时几乎完全透明。与玻璃粘合后能提高玻璃的透光率,起着增透的作用。

  EVA检测内容:外观检验、厚度检验、透光率检验、交联度检验。其中,交联度检测数据将直接反映组件封装的可靠性。

  光伏组件边框能够起到固定、密封太阳能电池组件、增强组件强度,延长使用寿命,便于运输、安装的作用。通常采用铝材制造。吕边框表面有抗氧化处理,工艺有阳极氧化、电泳、粉末喷涂、PVDF、喷砂等几类。

  边框的检测包括:抗拉强度、延展性、耐盐雾腐蚀性、耐氨气腐蚀性、弯曲度等。

  边框未来发展的趋势包括塑料边框,具备更轻质化的优势。异形边框,具备个性化定制、适应多种安装条件的优势。

  以上分析了组成光伏组件的重要原材料的相关内容,那么对于整体组件在封装成后,如何把控质量与技术呢?这就会出现各种各样的问题。目前,组件质量的把控能力,主要通过样品的测试结果来反映。

  组件的发电量会根据接受的辐照度呈现不规则线性变化。通过低辐照度下电性能测试,可以有效了解产品是否适合在日照条件较差的地区使用。由于组件老化、缺陷或者环境遮蔽会导致过热现象。通过热斑测试,可以确定组件耐热斑热效应的能力。在温度较高地区容易出现由于接地条件差异和电势差导致的性能衰减。通过PID电致衰减测试,可以研究组件及系统电势对组件性能衰减的影响。

  在保证零部件可靠性的同时,组件的密封性能将直接影响封装在组件的使用寿命。通过EVA剥离强度测量,定量测量组件封装强度,可有效避免因封装工艺的缺陷导致的损失。无论封装技术如何发展,都必须保证玻璃与EVA之间的剥离强度不能低于40N/CM。否则,组件的可靠性将成为最大的问题。

  在以风能、光伏等为代表的新能源大潮到来之际,研发优质光伏技术、控制产品质量,在保证光伏发电量和使用寿命上,优质企业必将上升成为行业内的领导者。届时,“光伏号”列车才能真正驶上良性发展的正轨。

  [1]王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京:化学工业出版社,2005.

  [2]沈辉,曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].北京:化学工业出版社,2005.

  我国电网结构实现了优化改造,各种新型发电生产系统转向高科技层次,光伏并网发电是电力生产新方式。为了体现出光伏并网发电系统优势,要深入分析对传统电网运行的影响力,提出符合光伏并网发电系统调度的新方式。智能化是电网改造必然趋势,将其用于光伏并网发电是行业技术创新典范,彰显了智能电网调度运行优势。

  太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件,利用半导体材料的电子学特性,将光能转化成电能,如图1。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电,经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。现代电力系统网络化操控对电网运行传输提出更高要求,电网运行数据信号必须改变过去的信道传输模式,光伏并网发电是电能生产的新趋势,也是未来电能增长的一个重要来源渠道。系统由电池组件,太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池,这些太阳能电池通过导线连接。如一个组件上,太阳能电池的数量是36片,这意味着一个太阳能组件大约能产生17V的电压;逆变器,将直流电变换成交流电的设备;配电室,由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统,因此,如果条件允许的话可以将并网发电系统逆变器放在并网点的低压配电室内,否则只要单独建一座4~6m2的低压配电室就可以了。防雷击,为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行,要对该系统采取一系列防雷措施。

  因为直接将电能输入电网,光伏独立系统中的蓄电池完全被光伏并网系统中的电网所取代。免除配置蓄电池,省掉了蓄电池蓄能和释放的过程,可以充分利用光伏阵列所发的电力,从而减小了能量的损耗,降低了系统成本。基于光伏并网发电统转换模式必须符合电网化发展需求,以电网环境生产模式为前提,以提高电力设备信号控制效率为目标,从多个方面实现遥控系统功能化改造。

  1、环保化。光伏并网发电实现环保改造,这是传统电网运行不具备的应用优势。例如,利用清洁干净、可再生的自然能源太阳能发电,不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源,使用中无温室气体和污染物排放,与生态环境和谐,符合经济社会可持续发展战略。

  2、循环化。在光伏并网发现中,可以循环利用能源物资,避免电能节约过多造成的浪费问题。所发电能馈入电网,以电网为储能装置。当用电负荷较大时,太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时,或用不完电力时,就可将多余的电力卖给市电。

  3、科技化。作为一种全新的发电生产模式,光伏并网发电科技含量较高,体现了科学技术对电力业的影响力。例如,光伏电池组件与建筑物完美结合,既可发电又能作为建筑材料和装饰材料,使物质资源充分利用发挥多种功能,不但有利于降低建设费用,并且还使建筑物科技含量提高、增加卖点。

  4、分布化。借助分布控制系统执行生产改造,为电力调度控制构建新型平台,加快了电网分布运行系统普及应用。分布式系统坚持了就地分散发供电,如图2,进入和退出电网灵活,既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力,又有利于改善电力系统的负荷平衡,并可降低线路损耗。

  随着光伏并网发电系统普及应用,传统电网必须走向智能化改造方向,才能体现出新电网运行作业的应用优势。因此,需要根据数字监控系统功能应用要求,设计智能化监控系统平台,以完成各项发电信号的最优化传输。

  1、监控系统。电网运行控制涉及到多方面内容,电网运行系统要对不同行业调度情况提供管理中心,完善数字化监控平台的应用功能。当前,大规模电网运行控制模式日趋形成,传统电网运行监控方式与现有控制体系存在很大差异,建立数字化监控中心可满足大范围监控作业要求。

  3、传输系统。鉴于电网运行自动化控制平台建成,电网运行系统服务对象更加明细化,某个部门、某个操作人员等。因此,光伏并网信号传输应当实现审计改造,监控室调度员利用无线网快速地传递信号,及时指挥现场人员对设备运行、人员指挥等执行命令,维持光伏并网发电作业流程有序进行。

  总之,光伏并网发电促使电网运行向智能化模式转变,加快新型电网调度平台建设与发展,满足了区域用电资源一体化生产需求,促进和推动了经济的发展。为了适应电网运行作业要求,要借助计算机控制平台构建新型调度方案,为光伏并网发电建立多元化运行模式。

  [1]赵波,张雪松,洪博文.大量分布式光伏电源接入智能配电网后的能量渗透率研究[J].电力自动化设备.2012(08);

  [2]易映萍,芦开平,王林.基于LCL滤波器的光伏并网逆变器控制策略[J].电力自动化设备.2011(12);

  [3]2005年国际特大电网运行年会在北京举行[J]. 电力系统自动化. 2005(22)

  [4]张杏梅.山东电网运行抗燃油的现状及分析[J].山东电力技术. 2005(06)

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